利用熱反饋控制LED溫升
作者:John Betten,德州儀器 (TI) 應用工程師
利用LED實現高亮度照明要求使用廠商允許的較大電流驅動,但LED的平均壽命高度取決于工作溫度。工作溫度僅上升10°C便可使其壽命縮短一半。這種情況迫使設計人員必須降低調節電流,犧牲亮度來延長使用壽命。如果要求LED在較高的環境溫度下工作,則必須進一步降低電流來較小化環境到芯片溫升,以保證使用壽命。但是由于存在溫度上限,這樣做會降低中低環境溫度范圍的照明亮度。本質上來說,我們是通過降低亮度來實現高溫環境工作的。圖1顯示了一個使用熱敏電阻控制運算放大器 (op amp) 的LED驅動電路,其在LED電路板溫度上升時降低驅動電流。
圖1 檢測溫度上升時運算放大器降低LED電流
LED陣列電流通過檢測電流檢測電阻器R7的電壓來調節,并用作控制器的反饋控制,例如:TPS40211等。運算放大器電路(包括R9),向反饋節點(FB)注入一個電流以降低調節電流,或者灌入它的電流來增加調節電流。FB節點電壓保持0.26V恒定不變。提高運算放大器輸出(TP1)的電壓,必須通過降低R7電壓來獲得補償,從而降低LED電流。當運算放大器輸出剛好為0.26V時,注入電流為零,而LED調節不受影響。
熱敏電阻RT1是一個負溫度系數(NTC)器件。
圖2顯示了各種溫度條件下獲得的數據。僅有LED和熱敏電阻在該溫度范圍工作。熱敏電阻檢測到的溫度繪制成曲線圖,與環境溫度相比較。我們將計算得到的LED芯片溫度也繪制成圖,其等于電路板溫度加上每支LED的功率乘以結點到機箱熱阻抗(
總結
高溫環境下,使用驅動高功率LED會使LED亮度退化、使用壽命縮短,這種情況下熱反饋電路便非常有用。它可以降低LED的電流,從而降低LED的功耗,并較終降低LED的溫升。由于LED亮度隨溫升降低,因此在一些要求恒定亮度的應用中這種方法可能并不實用。但是,這種電路可以延長LED在極端環境下的有效使用壽命。
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